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梅西耶天文|【观星】城市中的深空观测与摄影

 博科园 2020-02-14

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文自博科园友情梅西耶天文论坛

作者:萧絮

来自:梅西耶天文论坛

地址:www.messierclub.com

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市的夜晚总是灯火灿烂,色彩斑斓的霓虹灯和各种装饰灯光把城市的夜空照得亮如白昼。可是这一切对于天文爱好者来说却是极为不利的。再加上汽车尾气等产生的污染,大多数时候,城市都会被灰蒙蒙的烟雾所笼罩。只有等到晴朗且没有月光的周末,才有机会到远离光害的郊外观星。

如果能够在城市中就近观测,时间就好把握多了,也能够有更多天文观测的机会。那么,在光害如此严重的都市中,如何进行深空观测呢?

首先,要选择合适的观测时机。都市中适宜天文观测的时机应该是在晴朗的、大气通透的后半夜,因此在选择观测目标的时候要注意提前半季(如春末观测夏季星空、秋末观测冬季星空)。

其次,要选择合适的观测点。远离路灯,楼顶是个不错的选择。

再次,选择合适的观测目标。深空天体有很多类型,并非全部都适合在城市中观测。比较适合在城市中观测的深空天体有这么几类:

1、疏散星团。这一类型的深空天体是最适合在城市中观测的,即使是一些亮度不太高的疏散星团(例如M36、M37、M38等),使用双筒望远镜也可以在城市中轻易地观测到。利用照相观测,则会得到更好的效果。

著名的英仙座双星团。在城市中,使用双筒望远镜非常容易观测到这个天体。

Cr316一个位于天蝎座的疏散星团,即便在有月光的夜晚,也非常容易观测到

2、 球状星团。这类天体中除了个别几个明亮的目标外(例如M13、M22、NGC5139等等),观测难度要大于疏散星团,因为大多数的球状星团视面积都比较小。但即便如此,使用双筒望远镜或小型的天文望远镜,还是能够在城市中观测到众多的球状星团。它们在望远镜中看起来就是一个暗淡的亮斑。

武仙座球状星团M13,北天最明亮的球状星团之一,在城市中非常容易观测到

球状星团M10,视面积相对较小的一个球状星团,在望远镜中看起来只是一个比恒星略大的朦胧的亮斑

3、 行星状星云。这一类型的星云相对来说是比较适合在城市中观测的,因为它们大多具有比较高的表面亮度。但是由于行星状星云的视面积都比较小,观测它们需要口径较大、焦距较长的望远镜。例如M1、M27、M57等等,笔者在市区也曾经成功地观测到(其中M1和M27是利用照相观测,M57是目视和照相都可以观测到)。

行星状星云M57,位于天琴座。笔者在市区使用10英寸施密特—牛顿反射望远镜目视可以观测到,

不过不会有照片上那么丰富的色彩,看起来只是一个灰暗的烟圈

位于狐狸座的行星状星云M27,在市区目视观测有一定难度,照相观测是个非常好方法。

这幅照片使用10英寸施密特-牛顿反射望远镜,是在笔者在位于广州市区的楼顶拍摄的

4、 比较明亮的弥散星云,这其中包括反射星云和发射星云。但这样的天体不多,最著名的是猎户座大星云。在城市中一般的双筒望远镜就可以轻易地观测到猎户座大星云中心部分的云雾状影像,使用小型的天文望远镜会更加明显。另外一个目标是礁湖星云M8,其核心部分的雾状影像也是很容易在城市中被观测到的。这类天体通过照相观测可以大大提升观测效果,在城市中也是如此(例如昴星团M45周围的反射星云)。

著名的猎户座大星云。这幅拍摄于广州市区楼顶的照片隐约可见M42的环状结构。

左侧的NGC1977已经清晰可见了,这是仅仅依靠目视是很难观测到的

著名的昴星团M45。即便在郊外,使用小型望远镜目视观测也无法看到其周围的反射星云。

这幅照片拍摄于广州市区,已经可以看到其周围反射星云较明亮的部分。绿线是一架夜航飞机右侧的航行灯

在这幅广州市区拍摄的深空影像中包含M8、M20、M21和NGC6530。

由于天气原因,我用了3个夜晚来完成这幅照片。

目视观测,我们只能看到一些云雾些雾状的景象,照相观测可以使我们看到其中更多的细节

5、 河外星系。应该说这一类型的天体是最不适宜在城市中观测的天体之一。它们大都十分暗淡,基本上被城市的灯光所淹没。当然也有特例,那就是著名仙女座大星系M31。在城市中使用一般的双筒望远镜或小型的天文望远镜,可以轻易地观测到M31的星系核心。那是一个看上去挺大的、椭圆形的亮斑。

著名的仙女座大星系M31,在这幅广州市区拍摄的影像中,已经可以看到M31的旋臂结构和它的两个伴星系M32/M110。

在城市中,目视观测只能看到其中心部分——椭圆形的亮斑。

如何找到这些目标,就需要用到 搜索目标的名字,星图就能告诉你目标在天空中的位置。

城市中深空天体观测的技巧

器材:事实上,城市中的天文观测对器材并没有什么非常特殊的要求,简单的器材一样可以拿来观测,例如一支双筒望远镜或小型的折射望远镜。不过大型器材对于在市区,尤其是在自家阳台或楼顶观测的爱好者来说非常有优势。大型器材具有良好的观测效果,但是外出携带非常不便。如果能就近架设观测,使用率也会大大提高。

1,目视观测:

目视观测选用双筒望远镜会非常方便,笔者曾经尝试在夏季晴朗无月光的夜晚,在市区楼顶用一具10x50的双筒望远镜指向南方天空,轻易就观测到了M6、 M7、M8、M20、M21、M22、M24、NGC6530、Cr316等多个深空天体。这些位于银河中心方向的深空天体视面积和亮度都比较大,非常容易观测。对于像M3、M5、M10这样的球状星团,由于视面小、亮度低,在用双筒望远镜观测的时候可能需要轻微地移动视场,这样你就能够分辨出一个很小的暗弱的光斑。如果能够使用口径较大、焦距较长的天文望远镜来观测,效果则会更好。

2,拍摄观测:(器材需要增加一个跟踪准确的赤道仪)

在城市中,由于天空背景相对比较明亮,对于一些亮度较低的深空天体目视观测会有一定困难。使用光害滤镜和窄带滤镜拍摄深空天体是一个不错的方法。光害滤镜主要是针对钠灯、汞灯这样的气体光源产生的光害,窄带滤镜则主要是针对发射星云这类天体的照相观测。不过即便没有滤镜也没关系,我们可以通过数字影像的后期处理来消除光害的影响。笔者尝试过一种简单的方法来消除背景天光,也收到不错的效果。

在市区使用UHC-H光害滤镜拍摄的发射星云M8

首先,在拍摄目标天体的时候尽量选择在中天附近,这样可以减少地面灯光和低空灰霾的影响。其次在拍摄的时候要选择适当的曝光时间。在背景天光部分不溢出的前提 下,尽量延长曝光时间。这个可以通过试拍后回放的时候查看直方图来确认。只要背景天光不溢出,哪怕拍到的画面很亮,我们都可以在后期处理的时候修正它。最后还需要拍摄一帧能够反应目标天体附近背景天光的影像,可以用一个半透明的胶袋覆盖在望远镜前端,采用与正常拍摄相同的曝光量来曝光。后期处理的时候在完成减暗场的操作后,再把拍摄的那帧反应背景天光的影像减去,然后再除平场和影像叠加。这样获得的影像中,背景光害的影响就非常小了。

上述那些在城市中拍摄的深空天体影像都是经过精心的后期处理得到的。要知道在城市中,长时间曝光的照片中天空不可能是如此黑暗的,而是像下图所表现的。

这幅影像是猎户座大星云(下图)的原始图片(参与叠加的其中一帧)。

在市区,焦比F5.5、ISO800、曝光180s的照片中,天空完全是一片红光。

左上角是这幅影像的直方图,可见除了亮星与星云中心明亮部分有溢出外,背景天光并没有溢出(高出的两个峰)。这是我们后期处理的前提条件。

处理后:

著名的猎户座大星云,这幅摄于广州市区楼顶的照片隐约可见M42的环状结构。

左侧的NGC1977已经清晰可见了,这仅仅依靠目视是很难观测到的

对于很多爱好者来说,最困难的莫过于如何找到所要观测的天体。最简单的方法就是使用一部带有自动寻星功能的赤道仪。先用可以看到的亮星进行赤道仪的校准, 然后就可以在手柄上输入你需要观测的深空天体的编号,赤道仪就会自动把望远镜指向目标天体。

如果没有这样赤道仪又该怎么办呢?还有一个方法(这个是笔者经常使用的方法)可以方便的解决这个问题。一具10x50的双筒望远镜大约有5°左右的视场范围,我们可以利用它来搜寻目标,再利用一支可以安装在双筒望远镜上的指星笔指向目标,这样我们就可以寻着指星笔的光束轻易地找到要观测的天体了。

——梅西耶天文论坛/萧絮


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